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セルロース結晶構造特性解析を基盤とした新規セルロース関連材料の分子設計研究

基于纤维素晶体结构特性分析的纤维素相关新型材料分子设计研究

基本信息

批准号：
14J05740
负责人：
宇都卓也
金额：
$ 1.6万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞壁の主成分であるセルロースは、天然でほぼ単結晶に相当する高結晶繊維として生産され、それらを微細化したセルロースナノファイバーは複合材料のナノフィラーとして注目されている。本研究では、計算化学的手法により、セルロース結晶の構造特性に関する分子論的理解を深め、それら知見を基盤とした新規セルロース関連材料を提案した。今年度は、これまで計算化学研究により予測されたセルロースナノチューブ（CelNT）について、立体構造や熱力学特性および、それら特性に対する形状、サイズや溶媒の影響を解析した。量子化学計算により、予測されたCelNT構造に基づいて、任意に分子鎖配置やサイズをデザインしたCelNTモデルへと拡張し、様々な溶媒条件でのダイナミクス構造を検討した。シミュレーションの様々な時間帯で、局所構造に相当するヒドロキシメチル基の配座変換に伴って、分子鎖間水素結合様式の交換が観察された。このような高頻度のヒドロキシメチル基配向や分子鎖間水素結合の交換は、平面状分子鎖シートで構成されるセルロース結晶構造中では観察されず、CelNTの曲面分子鎖シートに起因する特徴と推定された。次に、チューブ表面における溶媒密度分布をマッピングする新たな解析手法を確立し、ナノチューブ表面で低誘電率の溶媒分子が集合している様子（構造化）を観察した。特に、シクロヘキサンやベンゼンなどといった低誘電率の無極性溶媒では、チューブ表面における溶媒分子の構造化が顕著であった。このような結果から、本研究で提案されたCelNTは、分子鎖シート両端の親水基が閉じることで疎水的性質が支配的となる新たなセルロース高次構造である可能性が示唆された。

The main components of the cell wall of the plant, the main components of the cell wall, the main components of the In this study, the techniques of computational chemistry, the techniques of computational chemistry, the properties of crystals, the understanding of molecular theory, the understanding of molecular theory, the understanding of new laws and regulations, materials proposals. This year, the chemical research is calculated. This year, the chemical research is calculated, the chemical research is calculated, the mechanical properties are analyzed, the mechanical properties are measured, the shapes, the solvents are analyzed. The quantum chemistry calculates the chemical composition of the CelNT, the molecular configuration, the molecular configuration, the CelNT configuration, the solvent conditions and the solvent conditions. The equipment is used to determine the time limit, the appropriate equipment and the combination of intermolecular water and water between molecules. In the process of high-temperature temperature measurement, the temperature distribution is based on the combination of water content between molecules and the interaction of water and water between molecules, and the formation of planar molecules is in the process of monitoring the temperature, and the CelNT surface is characterized by the presumption of the cause of the transition. On the surface, the density distribution of solvents, the density distribution of solvents, the new analytical methods, the low electric power on the surface, the assembly of solvent molecules (constructed), the molecular assemblage, the chemical composition, the chemical composition, the molecular weight, the solvent density distribution, the solvent density distribution The chemical composition of solvent molecules on the surface is caused by the formation of solvent molecules on the surface of low-power, low-energy, low-energy, low-energy The results of this study show that the possibility of high-order production of water-based water-based molecules, which are controlled by the properties of water, has been proposed in this study. in this study, the results show that the possibility of high-order production of water-based water-based molecules and molecular molecules in this study indicates that the possibility of higher-order production of water-based molecules is higher than that of other molecules.